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无土栽培的根本学问与技术
第一节概述
一、无土栽培的概念及其特点
无土栽培是近几年来进展起来的一种作物栽培技术。作物不是栽培在土壤中,而是把作物苗种植在溶有矿物质的水溶液〔养分液〕里,或在某种栽培基质中,用养分液进展作物栽培。只要有肯定的栽培设备和有肯定的治理措施,作物就能正常生长,并获得高产量。由于栽培作物不是用自然土壤,而用养分液浇灌来培育作物称之为无土栽培,又称为溶液培育或水培。
无土栽培的特点是以人工制造的作物根系生长环境,取代土壤环境,它不仅能满足作物对养份、水份、空气等条件的需要,而且对些条件要求加以掌握调整,以促进作物更好的生长,并获得的产量。所以,无土栽培的作物通常生长发育良好,产量高,品质上乘。
由于无土栽培摆脱了土壤栽培的限制,使他有了宽阔的进展前景,其应用范围很广,主要有以下方面:
〔一〕用于蔬菜栽培
〔二〕用于花卉栽培
〔三〕用于栽培药用植物
培育进无污染的绿色食品,深受人们的重视。
无论是切花或是盆花都先适合无土栽培,无土栽培的花卉不仅花头大,而且颜色明媚。很多药用植物都是根用植物,根的生长环境格外关键,无土栽培可为药用植物供给良好的生长环境,因而种植效果格外明显。
〔四〕用于果木栽培
无土栽培培育的幼苗,生长快,成活率这高。
〔五〕用于生产荒蘑菇
英国等西方国家用无土栽培方法生产食用菌,已获得成功阅历。此外,在没有土地的城市楼顶,阳台,上可进展无土栽培种植蔬
菜和花卉,以调整生活,美化环境,在荒岛、沙滩和不适宜种植的沙、石、盐碱地的地方,可大面积进展无土栽培蔬菜,解决或缓解食品供给的问题。
二、无土栽培的进展概况
19世纪中叶,德国科学家萨克斯和他的学生KNOP在1960年前后成功地在养分液中种植植物,并对养分液培育的技术、养分液的配方进展了争论,他们先后为无土栽培的理论与技术奠定了根底。1929年,,,单株收果实14公斤,到20世纪40年月,无土栽培作为一种的栽培方法,间续用于农业生产。不少国家都先后建立起了无土栽培基地,有的还建起了温室。在其次次世界大战期间,英国空军在伊拉克沙漠、美国在西洋的威克岛曾先后用无土栽培的方法生产蔬菜作物,供给战时的需要。后来,各国都在应用无土栽培的技术,并获得较大的进展。1955年,在荷兰进展的第14界国际园艺会议期间,一些无土栽培争论者发起了成立国际无土栽培
组〔简称IWOSC〕,1980年改称为无土栽培学会〔简称ISOSC〕。
我国无土栽培的争论和应用于生产始于20世纪70年月,主要是水稻无土育秧,蔬菜作物无土育苗。1980年全国成立了蔬菜工厂化苗协作组,除争论无土育苗外,还进展了保护地无土栽培技术争论。
无土栽培虽是一门年轻的科学,但它已经进展应用到很多领域,这与它具有很多优点是分不开的。
三、无土栽培的优点
由于无土栽培具有可以替代土壤向作物供给水、肥、气、热的全
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部功能,而且这些功能可以做到比土壤环境更为抱负的地步,因此无
土栽培表现出有以下的优点:
〔一〕产量高
无土栽培方法可以解决土壤种植过程中,水份、空气、以及养份供给的冲突,尤其是水份和空气往往是一对很难协调的因素。无土栽培能解决这一冲突。因此产量一般可提高一培以上。
产量比较表
作物
土壤种植〔公斤/亩〕
无土栽培〔公斤/亩〕
相差倍数
菜豆
833
3500
豌豆
267
1500
9
甜菜
666
2023
3
马铃薯
1212
11666
甘蓝
985
1363
莴苣
680
1591
黄瓜
530
2121
4
番茄
833-1666
10000-50000
12-30
(二)产品品质好
无土栽培的作物,不仅产量高,而且产品品质好。例如,无土栽培的番茄,果形端正,风味好,从各种养分物质的含量看,维生素A、C均有所增加,各种矿物质养分也有所增加。
无土栽培的花卉了发育良好,不仅香味浓、而且花期长,进入盛花期早,无土栽培的花卉,由于水的蒸发能保持空气的适当湿度,有利于生长,对于某些夏季生长的花卉还有耐高温的作用。
〔三〕省水、省肥、省工
无土栽培的养分液可以回收再利用,或承受流淌培育,防止土壤栽培时肥水的流失,所以能省用水,省肥,很多资料说明,无土栽培
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比土壤栽培可节约省用水50%-70%。同时,无土栽培可防止水溶性养
分被土壤固定,提高了养分的有效性,因此而省肥。由于无土栽培不需要中耕、除草等田间操作环节,而且养分液又是自动化或机械掌握,所以能节约劳动力。
〔四〕防止土壤病虫害的传播
由于无土栽培常常更换养分液或每茬都需要更换基质或对基质进展流毒处理,所以基质不带危害作物的病虫害。然而,土壤栽培却常常发生连作障碍,使作物产量因病虫害而减产。
〔五〕产品卫生安康
无土栽培无需粪肥,可削减寄生虫卵及公害污染,养分液的配制既科学又卫生,所生产的产品往往能到达无公害绿色食品的要求。
〔六〕有利于作物栽培现代化
无土栽培不受土壤限制,在栽培地点选择上自由度大,空闲的荒坡或产宜于种植的盐碱地、沙漠等均可用于无土栽培。利用无土栽培方法可使矿山、油田、边防、海岛的蔬菜生产供给得到改善。
综上所述,无土栽培确实是一项作物栽培的技术,具有格外宽阔的进展前景,但是,这些优点是从无土栽培技术的整体角度动身提出来的,他能具备这些优点,首先取决于它自身具备的技术优势,其次是无土栽培所要求的条件,两者缺一不行。尤其是无土栽培所需要的条件,对土壤栽培的进展、应用、往往具有重要的影响作用。
无土栽培技术,在我国刚刚兴起,要被生产所承受还需要一个过程,这必需要制造条件,使自发挥作用,取得经济效益较为和社会效益,当前需要使人们既看到它的优点,又看到进展所必需具备的条件,生疏到无土栽培的主要问题,它的主要问题是:1、开头起时投资大。
2、有些病害如防治不力,传播较快。如镰刀菌属和轮枝菌属的病害危害较多。3、养分液的配制和供给简单,需要肯定的技术。固然,,这
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些问题可以通过一些方法和措施加以解决,只要勇于探究,问题总是
可以解决的。
四、无土栽培方法分类
无土栽培的类型和方法很多,以致很难加以具体的分类,目前只能依据其固定桶系的方法,大至分为无基质栽培和基质栽培两大类。
〔一〕无基质栽培
无基质栽培的特点是,栽培作物没有固定根系的基质,根系直接与养分液接触。无基质栽培又分为水培和雾培两种。
水培凡养分液直接与植物根系接触,不用基质固定根系的栽培方法就叫作水培。水培养分液的深度不一,但都必需不断流淌,循环供给,以解决养分液中气体供给的问题。就水培的方法而论,种类很多,其中养分液膜〔也称NTN法〕的应用比较普遍,,流淌的养分液很薄,象一层水膜,因此称为养分液膜技术。NTN方法使供气条件大为改善,当前很多国家已应用于生产,并进展很快。以往传统承受的盛有养分液的盆钵种植作物,其根系可伸展到养分液的深部,故称为深水流法。
雾培也称为气培,其特点是将养分液用喷雾直接喷到作物的根系上。此方法使养分液与空气都能充分供给,调了水气冲突,根系是穿过聚丙乙烯泡沫塑料板伸向容器内部,在根系下方安装自动定时喷雾装置,每隔2-3分钟,喷液几秒钟,养分液可循环使用。这一方法虽然同时解决了根系吸取氧气和养份的问题,但它对喷雾质量要求很严格,设备工艺要求很高。此外,根系温度气温影响很大,一般需要控温设备。这使它在生产上的应用到了限制。
〔二〕基质培育
基质培育的特点是,栽培作物的根系有基质固定。根系在基质中吸取氧气和养分液的栽培方法就叫做基质培育,基质培育的类型和方
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法很多,依据基质的性质不同可分为有机基质和无机基质两类。基质
栽培在大多数状况政,水、肥、气三者协调,供给充分,设备投资较低,便于就地取材,生产性能优良而稳定,缺点是基质需要战用的局部资金,其体积较大,填充、消毒利用时,费工较多。
无土栽培的核心是用养分液代替土壤,因此称为养分液栽培更能反映其实质。
无土栽培的理解,始终不能无视使用养分液这一核心内容。备各种基质只能是使用养分液更发好的被作物吸取以及解决根系的固定问题,调整供氧、吸取和供给水份等问题。
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其次节无土栽培与植物生长
一、植物正常生长的根本条件
任何植物的生长过程都离不开环境,否则就不能正常生长,植物正常生长的重要环境因素是光照、水份、空气、温度、养份和对根的机械支持条件。在这些因素中,养分条件是极其重要的,植物养分直接关系到植株个体生长发育的好坏,而且家作物高产稳产也是建立在良好养分条件根底上的,植物所必需的养分元素一局部来自大气和水,另一局部则来自于土壤,对作物来说,仅靠土壤中所含的有效养分往往不能满足它各个生育阶段的需要嵝了获得高产。通常需要进展追肥。问题是各个地块土壤中养分供给状况相差悬殊,而且影响封供给养分的因素是简单的,常使农业生产者很难准确地掌握养分供给状况,因而导致作物不能正常获得高产。
无土栽培摆脱了自然土壤的养分供给条件,能人工掌握养分液的供给,随时可进展调整,以满足作物各生育期对养分液的需要,既可获得高产,又能使矿物质养分利到最经济的利用。
二、无土栽培代替土壤各项功能的可能性
要使无土栽培真正能够代替土壤,那它必需具备原来由土壤供给的、使作物能正常生长发育的全部功能,自从水培法问世以来,证明人类能够做到用自己制造的条件去取代土壤,以满足作物的生长需要。
〔一〕锚定植物和使根系自于黑暗状态
〔二〕供给关於发及稳定酸碱反响的功能
〔三〕供给作物根系吸取所需的水分和氧气
〔四〕维持适当的温度
三、养分液配方设计及选择
养分液是土栽培的核心,必需认真地了解和把握有关养分液的学问。主要对养分液配方的选择、配制的技术和养分液治理等。有人认
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为,从书本上抄来一个他人正在使用而行之有交接效的配方就行了,
其实这很危急。由于无土栽培设施的不同,生产条件的差异都会导致失败。要真正筛选出一个好的配方,是需要通过自己的实践和探究。因此必需从理论和实践中生疏养分液的组成及其变化规律。只有
这样者能在简单的生产实践中敏捷又正确地使用养分液,以取利良好的效果。
〔一〕组成养分液配方的原则
组成一个养分液配方,必需考虑以下几个原则问题。
养分液中必需含有植物生长所必需的16种元素,其中由于碳、氢、氧可来自于大气,所以养分液配方都以其余13种养分元素组成。
植物所必需的16种元素中,氮、磷、钾、钙、镁、硫6种养分元素,植物需要量大;铁、锰、铜、锌、钼、硼和***7种,植物量很小。由于植物各类不同,其各生育阶段对养分的要求也不相司,因此很难确定植物对养分元素确实定需要量。然而,依据对植物干物质是养分元素的分析,可根本上了解到植物对各种养分元素的相对需求。这对争论无土栽培养分液配方具有重要的意义。
养分元素
植物可利用的必需养分元素形态及体内含量范围
植物干组织中
碳
氧
氢
植物可利用的形态
CO
2
O
2
、HO
2
HO
2
大量元素
氮
钾钙镁
磷
大约含量范围%
45
45
6
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微量元素
硫
铁***锰硼锌铜
钼
上面已经提到,植物所需的碳、氢、氧可来自大气和水,所以一般状况下并不需要担忧植物缺乏这三种元素,但在保护地栽培时,由于保护地条件下的CO浓度低于大气的浓度,因此有时需要施用二氧
2
化碳,增施CO既可承受简洁的方法,如在大樱中分散放置盛有碳酸
2
氢铵的盆钵,在需要时参加肯定量的流酸,使之释放出CO,也有些
2
现代化的无土栽培温室都装有发生器,可依据不同作物的要求,调整
温室中的CO浓度。当温室中的CO低于浓度值时,即可释放CO。
2 2 2
所承受的养分元素化化合物应是植物根系可直接吸取的形态。因此养分元素化合物应是水溶性的无基盐或是有机螯合物,例如:植物能吸取的氮素元。主要是铵态氮〔NH4-N〕和硝态氮〔NO3-N〕,很多种维量元素,以有机的螯合核效果最好,如EDTA-Fe,了解植物对养分元素的吸取形态,将有得利于正确选用相应的化合物,这对设计不同作物养分液配方有重要的意义。
各种养分元素的数量,比例都应符合植物生长发育的要求。尤其是元素之间的比例应是养分平衡的原则,必需按不同作物的要求配给。
养分液的总盐份浓度及酸碱反响都应适合植物生长发育的要求。配制养分液的元素主要是无浓度,按配方用量参加水中而配成的
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具有肯定浓度的养分液,养分液的浓度又称为盐份浓度,盐类容于水
中后,经电离后形成带有正负离子的两种微粒,所以养分液浓度了可用离子浓度来表示,养分液的总盐份浓度通常用电导测定,以电导质表示,符号为EC,EC值越高,含盐量越大,溶液的渗透性越大。
资料说明,盐分浓度明显的影响作物正常生长,经过多年的争论,外国学者所认为养分液的总浓度的电导电〔MS/CM〕范围不能超过
,,。
在无土栽培中养分液的酸碱度也是很重要的,不同的作物,PH
值要求也不同,西瓜、南瓜、马铃署要求略低,-6;而甘兰、胡萝卜、芹菜、菜花、-;-。
养分液的PH值影响作物的代谢和作物对养分元素的吸取。如铁对养分液的PH特别敏感,在碱性条件下,无基铁易转化为三价铁而沉淀,有效性也随之降低。
各种养分液配方的主要差异是氮、磷给源的选择。作物生育期间,氮素对养分液反响最大,常用的含氮无基盐主要有铵盐和***盐两种。随着作物对养份的吸取,***盐呈生理碱性反响,使养分液的PH上升,铵盐呈生理酸性反响,使PH下降,引起酸化反响,适当调整铵态和硝态氮的比例,使溶液的PH稳定。
养分液是磷酸盐,不仅植物的主要养分元素,而且对缓冲有肯定的作用,通常用一代磷酸盐和二代磷酸盐,以形成缓冲体系,为了利
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高养分液的缓冲性能,添加Ca
(PO)
、Fe(PO
)3等难溶性的盐,可获
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得肯定的效果。
3 42 4
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〔二〕常用养分液配方简介
目前世界上已发表了很多养分液配方,其中以美国养分学家霍格兰争论的配方最中知名。
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